Vol.5 No.3 2012
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シンセシオロジー 研究論文−190−Synthesiology Vol.5 No.3 pp.190-203(Aug. 2012)1 はじめに生体高分子のうち、核酸(第一の鎖)、タンパク質(第二の鎖)に次ぎ、糖鎖は第三の鎖とよばれる。タンパク質は遺伝子(核酸)の直接的な産物であるから理解しやすい。また遺伝子からタンパク質への合成機構は種を超えて類似しているから、下等生物の原理原則を解明すれば人間にも適用できる。糖鎖は180種類以上にもおよぶ糖転移酵素とよばれる一群の酵素により逐次的に合成される。糖転移酵素の基質特異性は、種の進化にしたがって劇的に変化しているので、下等生物と人間とでは糖鎖を構成する単糖の種類も違うし、配列構造も大きく異なる。これは核酸やタンパク質を構成するヌクレオチド、アミノ酸がほとんど進化していないのと比べると不思議である。糖鎖の進化が生物の進化を反映していると言っても過言ではない。細菌とヒトの間では共有する単糖もあるがそうでないものの方が多い。動物と植物ではかなりの単糖が種類を異にする。ヒトを含む類人猿以上の動物と、ブタ、ウシ以下の哺乳動物にも差がある。糖鎖はタンパク質や脂質に結合して存在し、それぞれ糖タンパク質、糖脂質と呼ばれる。膜タンパク質や血清タンパク質のほとんどが糖タンパク質であり、糖鎖が結合して初めて機能分子として完成する。1種類の糖タンパク質を取り出してみるとタンパク質部分は均一でも糖鎖部分は極めて不均一である。例えば、免疫グロブリンG(IgG)は2本成松 久糖鎖研究という新しい科学技術領域を開拓するにあたり、10年間の長期戦略を最初に考案した。多くの研究者・技術者がこの領域に参入できるよう基盤ツールの開発を行った。まずは、糖鎖遺伝子の網羅的発見と機能解析を遂行した。この成果は、糖鎖合成技術、糖鎖構造解析技術、糖鎖の生物機能解析へつながる布石となった。開発された基盤技術ツールを応用して、癌診断等に有用な糖鎖バイオマーカー開発を実施した。肝線維化マーカー、胆管癌マーカー等の実用化に成功した。その他の種類の癌マーカーの開発も進行している。10年の長きにわたる研究成果はアジア諸国をはじめ世界へ輸出され、国内および諸外国との共同研究へと発展している。糖鎖研究のための基盤ツール開発およびその応用と実用化− 過去10年間の産総研糖鎖医工学研究センターの研究戦略 −Hisashi Narimatsu Development of basic tools for glycoscience and their application to cancer diagnosis- A 10-year strategy of the Research Center for Medical Glycoscience of AIST -We proposed a 10-year strategy for the development of a new scientific field, glycoscience. Initially, we developed basic technological tools to help scientists and engineers enter this field. As the first project, we exhaustively discovered glycogenes and carried out their functional analyses. The fruits of this work led to several follow-on projects: 1) technology for enzyme synthesis of glycans, 2) technology for structural analysis of glycans, and 3) analysis of biological functions of glycans. The basic tools, developed in the first 5 years of our 10-year strategy, were applied to the development of more useful products, e.g., development of disease biomarkers, particularly for cancer diagnosis. We are also close to achieving the practical use of a liver fibrosis marker and a cholangiocarcinoma marker for diagnosis. Moreover, we are pursuing development of biomarkers for diagnosis of other cancers. The successful research results for these 10 years have now been transferred to the world, in particular, Asian countries, and have resulted in collaborative research contracts with domestic and overseas research groups.キーワード:糖鎖、N-グリカン、O-グリカン、糖転移酵素、糖鎖遺伝子、レクチン、レクチンアレイ、質量分析、IGOT、バイオマーカー、肝線維化、肝癌、胆管癌Keywords:Glycan, N-glycan, O-glycan, glycosyltransferase, glycogene, lectin, lectin array, mass-spectrometry, IGOT, biomarker, liver fibrosis, liver cancer, cholangiocarcinoma産業技術総合研究所 糖鎖医工学研究センター 〒305-8568 つくば市梅園1-1-1 中央第2Research Center for Medical Glycoscience, AIST Tsukuba Central 2, 1-1-1 Umezono, Tsukuba 305-8568, Japan Original manuscript received March 5, 2012, Revisions received April 13, 2012, Accepted April 25, 2012

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